第四讲 钻探设备与工艺.ppt

* 现代钻探技术 * 五、冲击回转钻进破岩机理 冲击回转钻进是回转和冲击联合破碎岩石，互相补充发挥优势。 破碎坚硬岩石——冲击载荷的特点是接触应力瞬间可达极高值，应力比较集中，使岩石产生裂纹，进而使岩石剪崩，以回转切削为辅。 软、塑性岩石——岩石吸收大量的冲击能，冲击难以产生剪崩效果，以回转切削为主，冲击破岩为辅。 切削具同时受到回转力、轴向静压力和冲击力，以冲击剪切和回转切削两种方式破碎岩石，如图2-26所示。 图2-26不同钻进方法的碎岩特征 a-回转钻进；b-冲击钻进； c-冲击回转钻进 * 现代钻探技术 * 六、冲击参数 冲击参数有冲击功、冲击速度和冲击频率，是表征冲击器产生和施加给岩石以动载作用的特性指标。 理论和试验研究都表明，随着冲击功的增大，岩石破碎穴的宽度和深度增加，因而钻进效率提高。增加冲击器的冲击功主要依靠增加冲锤重量和冲击速度。冲击功的增加可提高钻速，但单位体积破碎功不一定降低。另外，冲击功的增加，还受切削具的质量。冲击器性能以及水泵的能力等因素的限制。 随着冲击速度的增加，岩石的塑性系数下降，硬度和屈服极限上升，破碎比功增加。由于岩石的脆性增大，有利裂纹发育和脆性破碎，所以钻速增加。 * 现代钻探技术 * 冲锤单位时间内的冲击次数称为冲击频率。在冲击回转钻进中，切削具两次冲击之间的移动距离称为冲击间距，它与冲击频率成反比、与转速成正比。 实践证明，对于不同岩层，都存在一个最优冲击间距；合理选择冲击间距，即转速和冲击频率之间合理配合，直接影响破岩的效果和钻头的使用寿命。 液动冲击器与气动冲击器的冲击参数比较如下表2-1所示。 冲击功J 冲击频率(次/min) 提高钻速的幅度 液动冲击器 小 800~1000 30%~50% 气动冲击器 大 10~100 5~10倍 表2-1 液动冲击器与气动冲击器的比较 * 现代钻探技术 * 本章思考题： 1、简答岩心钻探用钻机的类型。 2、简答机械传动钻机的主要构成部件。 3、试问全液压钻机有那些特点？ 4、简答冲击回转钻进的特点及液动冲击器的种类。 * * * * 现代钻探技术 * 四、往复式泵的工作原理 图2.9 单作用泵工作原理示意图 图2.10 双作用泵工作原理示意图 1-活塞；2-排水活门；3-吸水活门；4-活塞杆；5-排水管；6-吸水管；7-水源箱 * 现代钻探技术 * 五、煤田钻探常用泥浆泵 煤田钻探常用的泥浆泵为几个泵(常说几缸)组成的泥浆泵。 如NBB系列是由三个单作用活塞泵组成，而TBW系列是由两个双作用活塞泵组成。 TBW 系列泥浆泵 * 现代钻探技术 * NBQ35—600W型五缸泥浆泵 * 现代钻探技术 * 2.2.3 动 力 机 现代岩心钻探设备中，主要使用以下类型的动力机(动力驱动装置)： 电力驱动装置——电动机 内燃机——汽油机、柴油机(常用)、用原油为燃料的燃烧室式内燃机 气动动力机 液动动力机 在井下，尤其是在粉尘爆炸危险的矿井内常用 * 现代钻探技术 * 2.2.4 钻塔及其附属设备 一、钻塔 1、钻塔的作用 钻塔是安装钻探设备和操作工人活动的场所。钻塔在钻进工程中主要用于起下钻具；在处理事故时，用来处理井内事故及起下套管。 2、钻探工作对钻塔的要求 要求钻塔有足够的承载能力及足够的刚度； 要求钻塔有合理的高度及足够的上下顶面积； 此外，要求钻塔自重轻，运移性好，拆卸、安装、操作方便，安全可靠，制造成本低廉。 * 现代钻探技术 * 一、钻塔 3、钻探的类型 按制造钻塔的材质分类 金属钻塔 木质钻塔 按钻塔的构造分类 三角钻塔 四角钻塔 两脚轻便钻塔 桅杆式钻塔 二、钻塔的附属设备 天车 游动滑车 提引钢丝绳 梯道 安全栏杆或土电梯 简易场房 防雨天棚盖 避雷针 * 现代钻探技术 * 图2.11 带普通手摇辘的三脚架 * 现代钻探技术 * 图2.13 两脚轻便钻塔 1-下主腿；2-中主腿；3-上主腿；4-副腿；5-天车帽；6-天轮；7-天轮轴；8-绷绳；9-塔衣绷绳；10-活动工作台 图2.12 四角钻塔 1-上部工作面活动棚顶；2-上部工作面；3-活动棚顶；4-玻璃窗；5-塔外安全挂梯 * 现代钻探技术 * 图2.14 桅杆的结构及竖立形式 a-整体竖立式；b-折叠式；c-伸缩式 图2.15 角钢四脚斜塔结构示意图 * 现代钻探技术 * 2.2.5 其它设备 空压机 提供高压风，供空气、泡沫风动冲击钻进使用。 泡沫发生器、泡沫注入泵 这两种设备是泡沫钻进